沖擊載荷下泡沫鋁夾芯防護(hù)結(jié)構(gòu)的侵徹動力學(xué)行為研究.pdf

1、泡沫鋁夾芯板結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是輕質(zhì)、高比剛度，并具有良好的沖擊波散射性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍用汽車、船舶制造以及核工業(yè)等領(lǐng)域。作為一種輕質(zhì)復(fù)合裝甲，不可避免地經(jīng)常遭受子彈及爆轟產(chǎn)物、破片的沖擊，只有清楚了解其抗侵徹性能，才可以使其充分發(fā)揮自身的防護(hù)能力。為了進(jìn)一步探討泡沫金屬夾芯板防護(hù)裝甲的抗侵徹性能，本文從實(shí)驗(yàn)研究、理論建模與數(shù)值模擬三個(gè)方面對不同彈頭的子彈撞擊作用下泡沫鋁夾芯板防護(hù)裝甲的動態(tài)響應(yīng)問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，取得如下重要

2、成果:
　　通過不同彈頭的子彈對泡沫鋁夾芯板的侵徹實(shí)驗(yàn)，研究了其在子彈撞擊下的變形模式和侵徹失效問題，以及泡沫鋁夾芯板抗侵徹性能與彈頭形狀、芯層厚度及面板厚度等參數(shù)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn):侵徹所導(dǎo)致的變形和損傷主要集中在子彈頭部下方區(qū)域發(fā)生，而在徑向方向上幾乎沒有發(fā)生變形和損傷。增加芯層厚度或面板厚度均能有效提高泡沫鋁夾芯板的抗侵徹性能。夾芯板對平頭彈的抗侵徹性能最好，對球頭彈的抗侵徹性能次之，對錐頭彈的抗侵徹性能最弱。
　　建立

3、了泡沫金屬夾芯板厚靶在不同彈頭的子彈撞擊下的多階段侵徹動力學(xué)理論模型，得到了侵徹阻力和瞬時(shí)速度等物理量的解析解。并在此基礎(chǔ)上研究了子彈幾何尺寸、芯層密度、子彈入射速度等參數(shù)與能量吸收的關(guān)系。同時(shí)應(yīng)用非線性結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析有限元程序?qū)ψ訌椙謴夭煌姘褰M合、不同尺寸的泡沫鋁夾芯板防護(hù)裝甲的全過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了其變形和失效過程，并探討分析了影響夾芯板抗侵徹性能和整體吸能特性的參數(shù)。結(jié)果表明:夾芯板的抗侵徹性能隨著芯層密度、芯層厚度的增

4、加而增加，夾芯板的能量吸收也隨著子彈初始速度和直徑的增加而增加。夾芯板的抗侵徹性能和整體吸能特性不僅與面板材料的強(qiáng)度有關(guān)，也與不同強(qiáng)度材料的面板前后順序有關(guān)。
　　文中還對多層防護(hù)甲板的抗侵徹性能進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，比較了不同數(shù)量、厚度、布置方式與層合方式的效果。研究表明:雙層靶板首層的厚度與靶板（除空氣層外）總厚度的比值等于0.5時(shí)，靶板的抗侵徹性能最弱，當(dāng)比值等于0.25時(shí)，靶板的抗侵徹性能最好。在三層靶板結(jié)構(gòu)中，首層的厚度越